JP2013123729A - 継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート装置及びサポート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホローシェル拘束モードでのサポートロールの開閉ストロークを変えることができ、最適なロール開度設定が可能となって、継目無鋼管の偏肉を減少させることができる装置を提供する。
【解決手段】被サポート材（バー10、ホローシェル11）の外周を囲む回転可能な３個のロール1,2,3をリンク機構4を介して１個のアーム5に連結し、該アームの反リンク機構側の端部に第１の油圧シリンダ6のロッドを連結し、アーム長さ中間部にライナー9を介して第２の油圧シリンダ7を取付け、アーム外に第２の油圧シリンダのロッド先端と当接させるウォームジャッキ8を配置してなる装置構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート方法及び装置に関し、詳しくは、継目無鋼管製造設備における穿孔機（ピアサー）或いはエロンゲータ若しくは磨管機等の管圧延機の出側に配置されて、被加工材断面中心部に挿入されるバー（穿孔機に用いるマンドレルバー若しくは管圧延機に用いるプラグバー）と、該バーを内挿されて通過するホローシェルの外面側とを交互にサポート（拘束）する、継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート装置及びサポート方法に関する。

特許文献１には、次の点が記載されている。
図５は傾斜ロール式穿孔機における一般的なレイアウト模式図例である。図において、31は傾斜ロール、21から23はサポートロール、24はスラスト受け、25はマンドレルバー、26から28はホローシェル検出器、32は穿孔プラグ、29は穿孔前ビレット、30は穿孔中のホローシェルを断面で示しており、ホローシェルは矢印の方向に伸延される。図で示すようにサポートロールは、穿孔中のプラグが受けるスラスト荷重を支えるための長尺のマンドレルバー25がスラスト荷重による座屈変形を防止するために通常３個の回転可能なロールからなるサポート装置（通称バーステディア）を穿孔機後面に複数設置して、それぞれのサポート装置により、マンドレルバーの外径を挟持すると共に穿孔機により激しく振れ回りながら伸延されるホローシェルがそれぞれのサポートロールに接近すると接近を検出する検出器の信号により、３個のロールをホローシェルの通過に支障とならないあらかじめ設定したシェルポジション[1]の位置まで開いた位置で３個のロール間隔を固定してホローシェルのサポートを行っている。

このような傾斜ロール方式の穿孔方法ではホローシェルの振れがホローシェルの偏肉に影響を及ぼすことは公知であり、そのためにホローシェル通過時のシェルポジションSP1においては、サポートロールのロール位置はホローシェル外径に近づけることがホローシェルの振れ抑制のために得策であるが、ホローシェルの内径寸法ｄ₁ とマンドレルバーの外径寸法Ｄ₂ にはｄ₁ ＞Ｄ₂ の関係があるためホローシェルはマンドレルバーを心棒として激しく振れ回りながら伸延される。

このためにホローシェル頭部が支障なくサポートロールを通過させるためにシェルポジション［1］での３個のロール間隔はホローシェルの振れ量を考慮してホローシェル外径より大きく設定される。特に穿孔機スタンドフレームとの取合い制約のため、穿孔機と１段目サポート装置との間隔Ｌ１と１段目以降のサポート装置間隔Ｌ２はＬ１＞Ｌ２であり、ホローシェルの振れによる影響が大きいため、１段目バーステディアのシェルポジション［1］におけるロール間隔はホローシェル外径＋５mmから＋１０mmに設定され、２段目以降のそれより大きく、ホローシェルの振れ抑制効果は小さい。

このような問題を解決する方法として特許文献２および特許文献３で提案されている方法すなわち、ホローシェル頭部がサポートロールに接近すると、３個のロール間隔を一旦ホローシェル外径より大きい位置まで離反させ、ホローシェル頭部が該サポートロールを通過した後、３個のサポートロール間隔をホローシェルに一定の押し付け力を得るまで縮小し、ホローシェルを押圧挟持させる方法が提案されていた。

特許文献２、特許文献３で提案された方法によると、ホローシェルをサポートロールにより押圧挟持するため、回転を伴い進行するホローシェルは３個の円筒ロールからなるサポートロールによって常時制動力に打ち勝って進行するため、ホローシェル及びサポートロール間でスリップが常時発生することが避けられない。このため、サポートロールの焼き付き、ホローシェルの外面疵の発生原因となっていた。

更にホローシェルのサポートロールによる挟持力が大きくなるとホローシェルの前進に更に大きな制動力がかかり、該ロールの前面側においてホローシェル外径が異常に膨らみホローシェルがサポートロールを通過できず穿孔不能となるトラブルが発生する等の問題があった。
特許文献１では、前述のような問題を解決し、簡易で効果的にホローシェルの振動を抑制できる手段として、(a)ホローシェル側端部がサポート装置のサポートロールに接近するまではサポート装置にてマンドレルを挟持し、(b)ホローシェル側端部が該サポート装置のサポートロールを通過する直前にはサポートロール間隔をホローシェル側端部が衝突しない間隔まで開き、(c)ホローシェル側端部が該サポート装置のサポートロールを通過した後はサポートロールの開度をホローシェル外径より大きく、なおかつサポートロールとホローシェルの間隔がホローシェル外径の５％以下となるまで締め込み圧延中のホローシェル振動を抑制する旨のホローシェルサポート方法、及び、該方法を実施するための装置として、ストローク途中でサポートロールの開きを保持乃至調整可能としたホローシェルサポート装置を提案している。

特許文献１に記載されるサポートロール開度調整手法では、第１、第２の２つのシリンダを用い、第１シリンダでサポートロール３個のうちのトップロールの開閉を駆動し、第２シリンダで他の２つのロールの開閉を駆動するものとし、これらシリンダへ予め設定した油量を送り込み、シリンダに連動するサポートロールとホローシェルの間隔を調整するようにしており、特に、上記(c)の締め込み動作を実行するために、予めピストンのストロークを調整された油圧吐出機により吐出された一定量の作動油が第２シリンダのロッド側に導入されるようにしている。

特開平７−３２８７０７号公報 特開平２−８０１０８号公報 実公平７−１８４０８号公報（実開平３−４２３０１号公報）

しかしながら、特許文献１の技術では、シリンダへ送り込む油量が一定のため、ホローシェル拘束モードでのサポートロールの開閉ストロークを変えることができない。そのため、ホローシェル通過時のサポートロールとホローシェルの隙間<1>と、ホローシェル拘束時のサポートロールとホローシェルの隙間<2>のバランスを変えることができず、最適な設定への調整がままならないという課題があった。ストロークを短く設計しすぎるとホローシェルのバーステディアへの突っ掛けトラブルが発生する可能性がある。ストロークを長く設計しすぎるとホローシェル拘束完了までの時間が長くなり、偏肉を減少させる効果が弱まる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨構成は以下の通りである。
（１）
継目無鋼管製造設備の穿孔機又は管圧延機の出側で穿孔用又は管圧延用のバーと該バーを通過中のホローシェルとを交互にサポートする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート装置であって、被サポート材の外周を囲む回転可能な３個のロールをリンク機構を介して１個のアームに連結し、該アームの反リンク機構側の端部に第１の油圧シリンダのロッドを連結し、アーム長さ中間部にライナーを介して第２の油圧シリンダを取付け、アーム外に第２の油圧シリンダのロッド先端と当接させるウォームジャッキを配置してなることを特徴とする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート装置。
（２）
上記（１）に記載のホローシェルサポート装置を用い、継目無鋼管製造設備の穿孔機又は管圧延機の出側で穿孔用又は管圧延用のバーと該バーを通過中のホローシェルとをサポートする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート方法であって、ホローシェルサポート装置のロールへのホローシェルの接近中は前記第１の油圧シリンダで前記３個のロールをバーに押し付け、ホローシェルの先端到着の直前に、前記第１の油圧シリンダで前記ロール開度をホローシェル外径超の第１ロール開度に切替え、ホローシェルの先端通過の直後に、前記第２のシリンダで前記ロール開度をホローシェル外径超且つ第１ロール開度未満の第２ロール開度に切替えること、且つ、ホローシェル外径の変更に応じて前記ライナーの厚みを変えることにより第２ロール開度を変更することを特徴とする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート方法。

本発明によれば、ホローシェル拘束モードでのサポートロールの開閉ストローク（前記第１ロール開度と前記第２ロール開度の差である）を変えることができ、最適なロール開度設定が可能となって、継目無鋼管の偏肉を減少させることができる。

本発明の実施形態の１例（ロール開度設定段階）を示す模式図である。 本発明の実施形態の１例（バー拘束モード）を示す模式図である。 本発明の実施形態の１例（ホローシェル先端通過モード）を示す模式図である。 本発明の実施形態の１例（ホローシェル拘束モード）を示す模式図である。 傾斜ロール式穿孔機における一般的なレイアウト模式図例である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１〜図４は本発明の実施形態の１例においてロール開度が夫々異なる状態を示す模式図であり、これらの図に共通して、本発明のホローシェルサポート装置は、被サポート材であるバー10及びホローシェル11の外周を囲む回転可能な３個のロール（サポートロール）1，2，3をリンク機構4を介して１個のアーム5に連結し、該アーム5の反リンク機構側の端部に第１の油圧シリンダ6のロッド先端部を連結し、アーム5長さ中間部にライナー9を介して第２の油圧シリンダ7を取付け、アーム5外に第２の油圧シリンダ7のロッド先端と当接させるウォームジャッキ8を配置した構成とされている。

ここで、リンク機構4は、アーム5先端部から両側に延設したレバー53の延設始点を支軸52で軸支し、レバー53先端にロール3を連結し、レバー53後端にヒンジ部50を設け、レバー47の長さ中間点を支軸46で軸支し、レバー47先端にロール2を連結し、レバー47後端にヒンジ部48を設けて、ヒンジ部48とヒンジ部50を繋ぎ材49で連結し、又、レバー42の長さ中間点を支軸41で軸支し、レバー42先端にロール1を連結し、レバー42後端にヒンジ部43を設け、アーム5の支軸52側の端と第２の油圧シリンダ7取付け部の中間点にヒンジ部45を設けて、ヒンジ部45とヒンジ部43を繋ぎ材44で連結した構成とされている。従って、アーム5を支軸52周りに回転させることで、リンク機構4を介してロール1,2,3のロール開度を変えることができる。

図１は、バー10挿入及びロール開度設定の段階であり、ホローシェル先端をロールへ衝突させずに通過させるための第１ロール開度の設定は、第２の油圧シリンダ7のロッドを後退限とし、第１の油圧シリンダ6のロッドを前進させアーム5後端を押し下げて第２の油圧シリンダ7のロッド先端をウォームジャッキ8の頭部に当接させ、その状態でウォームジャッキ8の頭部位置決めをすることで行われる。次に、ホローシェルの過度の振れ回りを抑制するための第２ロール開度の設定は、第２の油圧シリンダ7のロッドを前進限に変更し、ライナー9の厚みを決める（ライナー9を構成するシム積層体のシム枚数を決める）ことで行われる。この第２ロール開度の設定は容易であり、且つ変更も容易である。尚、ロール開度は、３個のロールに外接される円の直径で表される。第１ロール開度は、ホローシェル外径超とするが、中でもホローシェル外径＋（２０〜３０）ｍｍ程度が好ましい。第２ロール開度は、ホローシェル外径超〜第１ロール開度未満とする。

図２は、ロール1,2,3へホローシェル11が接近中の段階であり、ロール1，2，3は、バー拘束モードとされる。即ち、第２の油圧シリンダ7のロッドは後退限とし、第１の油圧シリンダ6のロッドを後退させアーム5後端を引き上げてロール1,2,3をバー10に押付ける。
図３は、ロール1,2,3へホローシェル11先端が到着する直前から通過した直後までの段階であり、ロール1,2,3は、ホローシェル先端通過モードとされる。即ち、ホローシェル11先端到着直前に、第１の油圧シリンダ6のロッドを前進させアーム5後端を押し下げて第２の油圧シリンダ7のロッド先端をウォームジャッキ8頭部に当接させることで、第１ロール開度に切替える。

図４は、ロール1,2,3をホローシェル11の先端が通過した直後から後端が通過し終わるまでの段階であり、ロール1,2,3はホローシェル拘束モードとされる。即ち、ホローシェル11先端通過直後に、第１の油圧シリンダ6の圧力を下げ（弱開）、その後、第２の油圧シリンダ7のロッドを前進限に移行させ、アーム5の第２の油圧シリンダ7取付け部を押し上げることで、第２ロール開度に切替える。

ホローシェル先端の到着、通過は、ロール1,2,3の入側、出側に設けた検出器で検出し、入側の検出器の検出信号を用いてバー拘束モードからホローシェル先端通過モードへの切替えを行い、出側の検出器の検出信号を用いてホローシェル先端通過モードからホローシェル拘束モードへの切替えを行う。
かくして、本発明によれば、第２ロール開度の設定が容易であり、且つこれを容易に変化させることができ、第１ロール開度とのバランスを最適化することができて、ホローシェルの偏肉を有効に抑制することができる。

継目無鋼管製造ラインの穿孔機の出側に本発明を上述の実施形態で適用し、実施例とした。ホローシェルサポート装置は、バー長手方向に３段配置された。同ラインにおける従来例は、上述の実施形態において第２の油圧シリンダを取り去った形の装置構成であり、第１の油圧シリンダのストローク制御のみによってバー拘束モード、ホローシェル先端通過モード、ホローシェル拘束モードを夫々達成しようとするものであるが、ストローク上下限間でのロッド安定保持には難があって、ロール開度がふらつくため、ホローシェル後端部の偏肉率｛＝（最大肉厚-最小肉厚）/平均肉厚×100（％）｝は１２％程度であった。これに対し実施例では同部の偏肉率が４％へと顕著に下がり、大きな偏肉抑制効果が認められた。

1,2,3 ロール（サポートロール）
4 リンク機構
5 アーム
6 第１の油圧シリンダ
7 第２の油圧シリンダ
8 ウォームジャッキ
9 ライナー
10 バー
11 ホローシェル
21 １段目サポート装置
22 ２段目サポート装置
23 ３段目サポート装置
24 スラスト受け
25 マンドレルバー
26，27，28 検出器
29 穿孔前ビレット
30 穿孔中ホローシェル
31 穿孔ロール
32 穿孔プラグ
41,46,52 支軸
42,47,53 レバー
43,45,48,50 ヒンジ部
44,49 繋ぎ材

Claims (2)

1. 継目無鋼管製造設備の穿孔機又は管圧延機の出側で穿孔用又は管圧延用のバーと該バーを通過中のホローシェルとを交互にサポートする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート装置であって、被サポート材の外周を囲む回転可能な３個のロールをリンク機構を介して１個のアームに連結し、該アームの反リンク機構側の端部に第１の油圧シリンダのロッドを連結し、アーム長さ中間部にライナーを介して第２の油圧シリンダを取付け、アーム外に第２の油圧シリンダのロッド先端と当接させるウォームジャッキを配置してなることを特徴とする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート装置。
2. 請求項１に記載のホローシェルサポート装置を用い、継目無鋼管製造設備の穿孔機又は管圧延機の出側で穿孔用又は管圧延用のバーと該バーを通過中のホローシェルとをサポートする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート方法であって、ホローシェルサポート装置のロールへのホローシェルの接近中は前記第１の油圧シリンダで前記３個のロールをバーに押し付け、ホローシェルの先端到着の直前に、前記第１の油圧シリンダで前記ロール開度をホローシェル外径超の第１ロール開度に切替え、ホローシェルの先端通過の直後に、前記第２のシリンダで前記ロール開度をホローシェル外径超且つ第１ロール開度未満の第２ロール開度に切替えること、且つ、ホローシェル外径の変更に応じて前記ライナーの厚みを変えることにより第２ロール開度を変更することを特徴とする継目無鋼管製造におけるホローシェルサポート方法。

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